化工安全技术(第四版)
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

第一节 危险化学品分类和特性

一、危险化学品及其分类

《危险化学品安全管理条例》(国务院令第344号)对危险化学品作了如下定义:

具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质,对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品。

《危险货物分类和品名编号》(GB 6944—2012)按危险货物具有的危险性或最主要的危险性分为9个类别,给出了爆炸品配装组分类和组合、危险货物危险性的先后顺序以及危险货物包装类别。有些类别再分成项别,类别和项别的号码顺序并不是危险程度的顺序。具体分类如下:

第1类 爆炸品

本类包括:a)爆炸性物质;b)爆炸性物品;c)为产生爆炸或烟火实际效果而制造的,a)和b)中未提及的物质或物品。

爆炸性物质是指固体或液体物质(或物质混合物)自身能够通过化学反应产生气体,其温度、压力和速度能高到对周围造成破坏。烟火物质即使不放出气体,也包括在爆炸性物质范围内。

爆炸性物品是指含有一种或几种爆炸性物质的物品。

第1类划分为6项。

第1.1项 有整体爆炸危险的物质和物品

第1.2项 有迸射危险,但无整体爆炸危险的物质和物品

第1.3项 有燃烧危险并有局部爆炸危险或局部迸射危险或这两种危险都有,但无整体爆炸危险的物质和物品

第1.4项 不呈现重大危险的物质和物品

第1.5项 有整体爆炸危险的非常不敏感物质

第1.6项 无整体爆炸危险的极端不敏感物品

第2类 气体

本类气体指:a)在50℃时,蒸气压力大于300kPa的物质;或b)20℃时在101.3kPa标准压力下完全是气态的物质。

本类包括:压缩气体、液化气体、溶解气体和冷冻液化气体、一种或多种气体与一种或多种其他类别物质的蒸气混合物、充有气体的物品和气雾剂。

压缩气体是指在-50℃下加压包装供运输时完全是气态的气体,包括临界温度小于-50℃的所有气体。

液化气体是指在温度大于-50℃下加压包装供运输时部分是液态的气体,可分为高压液化气体(即临界温度在-50~65℃之间的气体)和低压液化气体(即临界温度大于65℃的气体)。

溶解气体是指加压包装供运输时溶解于液相溶剂中的气体。

冷冻液化气体是指包装供运输时由于其温度低而部分呈液态的气体。

第2类分为3项。

第2.1项 易燃气体

本项包括:在20℃和101.3kPa条件下,a)爆炸下限小于或等于13%的气体;或b)不论其爆炸下限如何,其爆炸极限(燃烧范围)大于或等于12%的气体。

第2.2项 非易燃无毒气体

本项包括:窒息性气体、氧化性气体以及不属于其他项别的气体。

本项不包括:在温度20℃时的压力低于200kPa且未经液化或冷冻液化的气体。

第2.3项 毒性气体

本项包括:a)其毒性或腐蚀性对人类健康造成危害的气体;或b)急性半数致死浓度LC50值小于或等于5000mL/m3的毒性或腐蚀性气体。

第3类 易燃液体

本类包括:a)易燃液体和b)液态退敏爆炸品。

易燃液体是指易燃的液体或液体混合物,或是在溶液或悬浮液中含有固体的液体,其闭杯试验闪点不高于60℃,或开杯试验闪点不高于65.5℃。易燃液体还包括在温度等于或高于其闪点的条件下提交运输的液体,或以液态在高温条件下运输或提交运输并在温度等于或低于最高运输温度下放出的易燃蒸气的物质。

注:符合上述定义,但闪点高于35 ℃而且不能持续燃烧的液体,该标准下不视为易燃液体;标准中还列出了液体三种被视为不能持续燃烧的情况。

液态退敏爆炸品是指为抑制爆炸性物质的爆炸性能,将爆炸性物质溶解或悬浮在水中或其他液态物质后,形成的均匀液态混合物。

第4类 易燃固体、易于自燃的物质、遇水放出易燃气体的物质

第4类分为3项。

第4.1项 易燃固体、自反应物质和固态退敏爆炸品

易燃固体是指易于燃烧的固体和摩擦可能起火的固体。

自反应物质是指即使没有氧气(空气)存在,也容易发生激烈放热分解反应的热不稳定物质。

固态退敏爆炸品是指为抑制爆炸性物质的爆炸性能,用水或酒精湿润爆炸性物质或用其他物质稀释爆炸性物质后,形成的均匀固态混合物。

第4.2 易于自燃的物质

本项包括:a)发火物质;b)自热物质。

发火物质是指即使该物质只有少量与空气接触,在低于5min的时间便燃烧的物质,包括混合物和溶液(液体或固体)。

自热物质是指除发火物质之外的与空气接触便能自己发热的物质。

第4.3项 遇水放出易燃气体的物质

本项物质是指遇水放出易燃气体,且该气体与空气混合能够形成爆炸性混合物的物质。

第5类 氧化性物质和有机过氧化物

第5类分为2项。

第5.1项 氧化性物质

氧化性物质是指本身未必燃烧,但通常因放出氧可能引起或促使其他物质燃烧的物质。

第5.2项 有机过氧化物

有机过氧化物是指含有二价过氧基(—O—O—)结构的有机物质。

注:当有机过氧化物配置品满足下列条件之一时,视为非有机过氧化物。①其有机过氧化物的有效氧质量分数不超过1.0%,而且过氧化氢质量分数不超过1.0%;②其有机过氧化物的有效氧质量分数不超过0.5%,而且过氧化氢质量分数超过1.0%但不超过7.0%。

第6类 毒性物质和感染性物质

第6类分为2项。

第6.1项 毒性物质

毒性物质是指经吞食、吸入或与皮肤接触后可能造成死亡或严重受伤或损害人类健康的物质。毒性物质的毒性分为急性口服毒性、急性皮肤接触毒性和急性吸入毒性。分别用口服毒性半数致死量LD50、皮肤接触毒性半数致死量LD50、吸入毒性半数致死浓度LC50衡量。

本项包括满足下列条件之一的毒性物质(固体或液体)。

a)急性口服毒性:LD50≤300mg/kg;b)急性皮肤接触毒性:LD50≤1000mg/kg;c)急性吸入粉尘和烟雾毒性:LC50≤4mg/L;d)急性吸入蒸汽(气)毒性:LC50≤5000mL/m3,且在20℃和标准大气压力下的饱和蒸汽(气)浓度≥1/5 LC50

第6.2项 感染性物质

感染性物质是指已知或有理由认为含有病原体的物质。

第7类 放射性物质

本类物质是指任何含有放射性核素并且其活度浓度和放射性总活度都超过《放射性物质安全运输规程》(GB 11806)规定限值的物质。

第8类 腐蚀性物质

腐蚀性物质是指通过化学作用使生物组织接触时造成严重损伤或在渗漏时会严重损害甚至毁坏其他货物或运载工具的物质。腐蚀性物质包括满足下列条件之一的物质:a)使完好皮肤组织在暴露超过60min,但不超过4h之后开始的最多14d观察期内全厚度损毁的物质;b)被判定不引起完好皮肤全厚度毁损,但在55℃试验温度下,对钢或铝的表面腐蚀率超过6.25mm/a的物质。

第9类 杂项危险物质和物品,包括危害环境物质

本类是指存在危险但不能满足其他类别定义的物质和物品,包括:

a)以微细粉尘吸入可危害健康的物质;b)会放出易燃气体的物质;c)锂电池组;d)救生设备;e)一旦发生火灾可形成二英的物质和物品;f)在高温下运输或提交运输的物质,是指在液态温度达到或超过100℃,或固态温度达到或超过240℃条件下运输的物质;g)危害环境物质;h)不符合6.1项毒性物质或6.2项感染性物质定义的经基因修改的微生物和生物体;i)其他。

《危险货物分类和品名编号》(GB 6944—2012)对危险货物包装类别做出了如下划分。

为了包装目的,除了第1类、第2类、第7类、5.2项和6.2项,以及4.1项自反应物质以外的物质,根据其危险程度,划分为三个包装类别:

a)Ⅰ类包装,具有高度危险性的物质;b)Ⅱ类包装,具有中等危险性的物质;c)Ⅲ类包装,具有轻度危险性的物质。

《危险货物分类和品名编号》(GB 6944—2012)适用于危险货物运输、储存、经销及相关活动。

此外,《化学品分类和危险性公示通则》(GB 13690—2009)将化学品按照其理化危险、健康危险和环境危险进行了分类。

二、危险化学品造成化学事故的主要特性

危险化学品之所以有危险性,能引起事故甚至灾难性事故,与其本身的特性有关。主要特性如下。

1.易燃易爆性

易燃易爆的化学品在常温常压下,经撞击、摩擦、热源、火花等火源的作用,能发生燃烧与爆炸。

燃烧爆炸的能力大小取决于这类物质的化学组成。化学组成决定着化学物质的燃点、闪点的高低、燃烧范围、爆炸极限、燃速、发热量等。

一般来说,气体比液体、固体易燃易爆,燃速更快。这是因为气体的分子间力小,化学键容易断裂,无需溶解、溶化和分解。

分子越小,分子量越低其物质化学性质越活泼,越容易引起燃烧爆炸。由简单成分组成的气体比由复杂成分组成的气体易燃、易爆,含有不饱和键的化合物比含有饱和键的易燃、易爆,如火灾爆炸危险性H2>CO>CH4

可燃性气体燃烧前必须与助燃气体先混合,当可燃气体从容器内外逸时,与空气混合,就会形成爆炸性混合物,两者互为条件,缺一不可。而分解爆炸性气体,如乙烯、乙炔、环氧乙烷等,不需与助燃气体混合,其本身就会发生爆炸。

有些化学物质相互间不能接触,否则将发生爆炸,如硝酸与苯,高锰酸钾与甘油等。

由于任何物体的摩擦都会产生静电,所以当易燃易爆的化学危险物品从破损的容器或管道口处高速喷出时能够产生静电,这些气体或液体中的杂质越多,流速越快,产生的静电荷越多,这是极危险的点火源。

燃点较低的危险品易燃性强,如黄磷在常温下遇空气即发生燃烧。某些遇湿易燃的化学物质在受潮或遇水后会放出氧气引燃,如电石、五氧化二磷等。

2.扩散性

化学事故中化学物质溢出,可以向周围扩散,比空气轻的可燃气体可在空气中迅速扩散,与空气形成混合物,随风飘荡,致使燃烧、爆炸与毒害蔓延扩大。比空气重的物质多漂流于地表、沟、角落等处,若长时间积聚不散,会造成迟发性燃烧、爆炸和引起人员中毒。

这些气体的扩散性受气体本身密度的影响,相对分子质量越小的物质扩散越快。如氢气的相对分子质量最小,其扩散速率最快,在空气中达到爆炸极限的时间最短。气体的扩散速率与其相对分子质量的平方根成反比。

3.突发性

化学物质引发的事故,多是突然爆发,在很短的时间内或瞬间即产生危害。一般的火灾要经过起火、蔓延扩大到猛烈燃烧几个阶段,需经历几分钟到几十分钟,而化学危险物品一旦起火,往往是轰然而起,迅速蔓延,燃烧、爆炸交替发生,加之有毒物质的弥散,迅速产生危害。许多化学事故是高压气体从容器、管道、塔、槽等设备泄漏,由于高压气体的性质,短时间内喷出大量气体,使大片地区迅速变成污染区。

4.毒害性

有毒的化学物质,无论是脂溶性的还是水溶性的,都有进入机体与损坏机体正常功能的能力。这些化学物质通过一种或多种途径进入机体达一定量时,便会引起机体结构的损伤,破坏正常的生理功能,引起中毒。

三、影响危险化学品危险性的主要因素

化学物质的物理、化学性质与状态可以说明其物理危险性和化学危险性。如:气体、蒸气的密度可以说明该物质可能沿地面流动还是上升到上层空间,加热、燃烧、聚合等可使某些化学物质发生化学反应引起爆炸或产生有毒气体。

1.物理性质与危险性的关系

(1)沸点 在101.3kPa大气压下,物质由液态转变为气态的温度。沸点越低的物质,汽化越快,易迅速造成事故现场空气的高浓度污染,且越易达到爆炸极限。

(2)熔点 物质在101.3kPa下的溶解温度或温度范围。熔点反映物质的纯度,可以推断出该物质在各种环境介质(水、土壤、空气)中的分布。熔点的高低与污染现场的洗消、污染物处理有关。

(3)液体相对密度 环境温度(20℃)下,物质密度与4℃时水密度的比值。当相对密度小于1的液体发生火灾时,用水灭火将是无效的,因为水是沉至在燃烧着的液面下面,消防水的流动性可使火势蔓延。

(4)蒸气压 饱和蒸气压的简称。指化学物质在一定温度下与其液体或固体相互平衡时的饱和蒸气的压力。蒸气压是温度的函数,在一定温度下,每种物质的饱和蒸气压可认为是一个常数。发生事故时的气温越高,化学物质的蒸气压越高,其在空气中的浓度相应增高。

(5)蒸气相对密度 指在给定条件下,化学物质的蒸气密度与参比物质(空气)密度的比值。依据《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB 50058—2014),相对密度小于0.8的气体或蒸气规定为轻于空气的气体或蒸气;相对密度大于1.2的气体或蒸气规定为重于空气的气体或蒸气。轻于空气的气体趋向天花板移动或自敞开的窗户逸出房间。重于空气的气体,泄漏后趋向于集中至接近地面,能在较低处扩散到相当远的距离。若气体可燃,遇明火可能引起远处着火回燃。如果释放出来的蒸气是相对密度小的可燃气体,可能积在建筑物的上层空间,引起爆炸。常见气体的蒸气相对密度见表2-1。

表2-1 常见气体的蒸气相对密度

(6)蒸气/空气混合物的相对密度 指在与敞口空气相接触的液体或固体上方存在的蒸气与空气混合物相对于周围纯空气的密度。当相对密度值≥1.1时,该混合物可能沿地面流动,并可能在低洼处积累。当其数值为0.9~1.1时,能与周围空气快速混合。

(7)闪点 在大气压力(101.3kPa)下,一种液体表面上方释放出的可燃蒸气与空气完全混合后,可以闪燃5s的最低温度。闪点是判断可燃性液体蒸气由于外界明火而发生闪燃的依据。闪点越低的化学物质泄漏后,越易在空气中形成爆炸混合物,引起燃烧与爆炸。

(8)自燃温度 一种物质与空气接触发生起火或引起自燃的最低温度,并且在此温度下无火源(火焰或火花)时,物质可继续燃烧。自燃温度不仅取决于物质的化学性质,而且还与物料的大小、形状和性质等因素有关。自燃温度对在可能存在爆炸性蒸气/空气混合物的空间中选择使用电气设备是非常重要的,对生产工艺温度的选择亦是至关重要的。

(9)爆炸极限 指一种可燃气体或蒸气与空气的混合物能着火或引燃爆炸的浓度范围。空气中含有可燃气体(如氢、一氧化碳、甲烷等)或蒸气(如乙醇蒸气、苯蒸气)时,在一定浓度范围内,遇到火花就会使火焰蔓延而发生爆炸。其最低浓度称为下限,最高浓度称为上限,浓度低于或高于这一范围,都不会发生爆炸。一般用可燃气体或蒸气在混合物中的体积分数表示。根据爆炸下限浓度,可燃气体可分成两级,如表2-2所示。

表2-2 可燃气体分级

(10)临界温度与临界压力 气体在加温加压下可变为液体,压入高压钢瓶或贮罐中,能够使气体液化的最高温度称为临界温度,在临界温度下使其液化所需的最低压力称为临界压力。

2.其他物理、化学危险性

电阻率在1×1010~1×1015Ω·cm的液体在流动、搅动时易产生静电,引起火灾与爆炸,如泵吸、搅拌、过滤等。如果该液体中含有其他液体、气体或固体颗粒物(混合物、悬浮物)时,这种情况更容易发生。

有些化学可燃物质呈粉末或微细颗粒物(直径小于0.5mm)状时,与空气充分混合,经引燃可能发生燃爆,在封闭空间中,爆炸可能很猛烈。

有些化学物质在贮存时生成过氧化物,蒸发或加热后的残渣可能自燃爆炸,如醚类化合物。

聚合是一种物质的分子结合成大分子的化学反应。聚合反应通常放出较大的热量,使温度急剧升高,反应速率加快,有着火或爆炸的危险。

有些化学物加热可能引起猛烈燃烧或爆炸,如:自身受热或局部受热时发生反应,将导致燃烧,在封闭空间内可能导致猛烈爆炸。

有些化学物质在与其他物质混合或燃烧时产生有毒气体释放到空间,如:几乎所有有机物的燃烧都会产生有毒气体如(CO);再如:还有一些气体本身无毒,但大量充满在封闭空间,造成空气中氧含量减少而导致人员窒息。

强酸、强碱在与其他物质接触时常发生剧烈反应,产生侵蚀等作用。

3.中毒危险性

在突发的化学事故中,有毒化学物质能引起人员中毒,其危险性会大大增加。有关化学物质的毒性作用详见第四章第一节、第二节。